Tổng quan nghiên cứu

Tình trạng căng thẳng nguồn nước (CTN) đang trở thành một trong những thách thức lớn nhất toàn cầu, ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển kinh tế - xã hội và đời sống dân sinh. Theo ước tính, nhu cầu sử dụng nước toàn cầu đã tăng gấp sáu lần trong thế kỷ qua, với khoảng 2 tỷ người đang sống trong các khu vực có mức độ căng thẳng nguồn nước cao. Dự báo đến năm 2050, hơn một nửa dân số thế giới sẽ sinh sống tại các vùng thiếu nước nghiêm trọng, gây ra hàng triệu ca tử vong do các bệnh liên quan đến thiếu nước sạch và ô nhiễm nước. Tại Việt Nam, nhu cầu sử dụng nước sạch dự kiến đạt khoảng 122 tỷ m³/năm vào năm 2030, tăng 1,5 lần so với hiện nay, trong khi nguồn nước mặt và ngầm đang chịu áp lực khai thác quá mức và ô nhiễm nghiêm trọng.

Thành phố Đà Nẵng, với vị trí địa lý đặc thù thuộc vùng duyên hải miền Trung, là trung tâm kinh tế - xã hội quan trọng của Việt Nam và khu vực Đông Nam Á. Tuy nhiên, Đà Nẵng đang phải đối mặt với tình trạng CTN kéo dài, đặc biệt trong các mùa khô hạn như các năm 2018, 2019, 2021 và 2022. Mực nước sông Yên tại trạm bơm phòng mặn An Trạch từng xuống thấp tới +1,44m, thấp hơn nhiều so với thiết kế +2,00m, gây khó khăn trong vận hành các trạm bơm và làm tăng nồng độ mặn tại cửa lấy nước nhà máy nước Cầu Đỏ lên tới 4.846 mg/l, gần 20 lần giới hạn an toàn theo quy chuẩn quốc gia.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là xây dựng khung và bộ chỉ số Water Stress Index (WSI) phù hợp với đặc điểm kinh tế - xã hội và tài nguyên nước của Đà Nẵng, đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước hiện tại (năm 2020) và dự báo đến năm 2030 dưới tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng, từ đó đề xuất các giải pháp giảm thiểu tình trạng CTN nhằm đảm bảo phát triển bền vững cho thành phố. Phạm vi nghiên cứu bao gồm toàn bộ địa bàn thành phố Đà Nẵng, thuộc lưu vực sông Vu Gia - Thu Bồn và lưu vực sông Cu Đê, với dữ liệu thu thập trong giai đoạn 2015-2021.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về tài nguyên nước, an ninh nguồn nước và căng thẳng nguồn nước, trong đó:

  • Lý thuyết an ninh nguồn nước (Water Security): Được hiểu theo Luật Tài nguyên nước 2023, an ninh nguồn nước là việc đảm bảo đủ lượng và chất lượng nước phục vụ dân sinh, phát triển kinh tế - xã hội, quốc phòng, an ninh và giảm thiểu rủi ro thiên tai liên quan đến nước.

  • Mô hình Water Stress Index (WSI): Là chỉ số tổng hợp đo lường mức độ căng thẳng nguồn nước dựa trên tỷ lệ giữa nhu cầu sử dụng nước và khả năng cung cấp nước sạch, bao gồm các nhóm chỉ số về nguồn nước và khai thác, sinh thái môi trường, cung cấp nước sinh hoạt và năng lực ứng phó với CTN.

  • Khung đánh giá đa tiêu chí: Kết hợp các chỉ số áp lực phát triển kinh tế - xã hội, chất lượng nước, khả năng tiếp nhận và quản lý nguồn nước nhằm đánh giá toàn diện mức độ CTN.

Các khái niệm chính bao gồm: căng thẳng nguồn nước, khan hiếm nước, an ninh nguồn nước, chỉ số WSI, biến đổi khí hậu, xâm nhập mặn, lưu vực sông, và quản lý tổng hợp tài nguyên nước.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập số liệu khí tượng thủy văn, mực nước, lưu lượng dòng chảy, chất lượng nước, dân số, nhu cầu sử dụng nước, các công trình thủy lợi và cấp nước trên địa bàn Đà Nẵng từ các cơ quan quản lý và quan trắc trong giai đoạn 2015-2021.

  • Phương pháp phân tích: Sử dụng phương pháp Delphi để lựa chọn các chỉ số phù hợp, kết hợp quy tắc KAMET và phân tích hệ thống phân cấp (AHP) để xác định trọng số các chỉ số trong bộ WSI. Mô hình toán MIKE NAM, MIKE HYDRO BASIN và MIKE 11 được áp dụng để mô phỏng cân bằng nước, dòng chảy và xâm nhập mặn trong lưu vực.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong vòng 2 năm, bao gồm giai đoạn thu thập và xử lý dữ liệu (6 tháng), xây dựng khung và bộ chỉ số WSI (6 tháng), đánh giá mức độ CTN hiện tại và dự báo tương lai (6 tháng), và đề xuất giải pháp giảm thiểu (6 tháng).

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Dữ liệu được thu thập từ 15 trạm quan trắc thủy văn, 10 điểm quan trắc chất lượng nước, và khảo sát ý kiến chuyên gia từ 20 nhà khoa học, quản lý tài nguyên nước và môi trường.

  • Phương pháp GIS: Áp dụng GIS để phân vùng tính toán và xây dựng bản đồ phân bố mức độ căng thẳng nguồn nước trên địa bàn thành phố.

  • Phương pháp chuyên gia: Tham vấn ý kiến chuyên gia nhằm đánh giá tính phù hợp của các chỉ số và giải pháp đề xuất.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Mức độ căng thẳng nguồn nước hiện tại (năm 2020): Chỉ số WSI tổng hợp cho thấy Đà Nẵng đang ở mức căng thẳng trung bình đến cao, với điểm WSI trung bình khoảng 0,45, trong đó nhóm chỉ số về nguồn nước và khai thác đạt 0,48, nhóm sinh thái môi trường 0,42, nhóm cung cấp nước sinh hoạt 0,44 và nhóm năng lực ứng phó 0,46. Khoảng 35% diện tích thành phố có mức độ căng thẳng cao, tập trung tại các quận ven biển và khu vực lưu vực sông Cu Đê.

  2. Dự báo mức độ căng thẳng nguồn nước năm 2030: Dưới tác động của biến đổi khí hậu và nước biển dâng, điểm WSI dự báo tăng lên trung bình 0,58, tương đương mức căng thẳng cao. Lưu lượng dòng chảy trung bình giảm khoảng 15%, trong khi nhu cầu sử dụng nước tăng 12% do phát triển kinh tế và gia tăng dân số. Mức độ xâm nhập mặn dự kiến mở rộng thêm 5-7 km vào sâu trong nội địa, làm giảm khả năng khai thác nước mặt.

  3. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và nước biển dâng: Mưa mùa khô giảm trung bình 10%, mực nước biển dâng khoảng 20 cm đến năm 2030, làm gia tăng nguy cơ xâm nhập mặn và suy giảm chất lượng nước mặt. Các chỉ số sinh thái môi trường giảm 8% do suy thoái hệ sinh thái ven sông và vùng ngập mặn.

  4. Hiệu quả các công trình thủy lợi và cấp nước: Hiện có 4 nhà máy nước mặt với tổng công suất 292.000 m³/ngày đêm, nhưng vận hành không ổn định do mực nước thấp và xâm nhập mặn. Tỷ lệ thất thoát nước trung bình ước tính khoảng 12%, làm tăng áp lực khai thác nguồn nước.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng CTN tại Đà Nẵng là sự mất cân bằng giữa nguồn cung và nhu cầu sử dụng nước, đặc biệt trong mùa khô hạn. Sự gia tăng dân số và phát triển kinh tế nhanh chóng làm tăng nhu cầu nước sinh hoạt, công nghiệp và nông nghiệp, trong khi nguồn nước mặt và ngầm bị suy giảm do khai thác quá mức và ô nhiễm. Biến đổi khí hậu làm giảm lượng mưa và tăng cường xâm nhập mặn, làm trầm trọng thêm tình trạng thiếu nước sạch.

So sánh với các nghiên cứu tại các đô thị lớn khác như Jakarta (Indonesia) và Addis Ababa (Ethiopia), Đà Nẵng có mức độ căng thẳng nguồn nước tương đương, tuy nhiên khả năng ứng phó và quản lý còn hạn chế. Việc áp dụng bộ chỉ số WSI tổng hợp giúp đánh giá toàn diện hơn các yếu tố tác động, từ đó hỗ trợ hoạch định chính sách hiệu quả.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ so sánh điểm WSI theo nhóm chỉ số giữa năm 2020 và 2030, bản đồ phân bố mức độ căng thẳng nguồn nước theo khu vực, và bảng số liệu lưu lượng dòng chảy, nồng độ mặn tại các trạm quan trắc.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Tăng cường quản lý và giám sát nguồn nước: Thiết lập hệ thống giám sát liên tục về lưu lượng dòng chảy, chất lượng nước và mực nước ngầm, đặc biệt tại các khu vực có nguy cơ xâm nhập mặn cao. Mục tiêu giảm thiểu sai số dữ liệu xuống dưới 5% trong vòng 2 năm. Chủ thể thực hiện: Sở Tài nguyên và Môi trường, Trung tâm Quan trắc môi trường.

  2. Phát triển và nâng cấp công trình thủy lợi, cấp nước: Đầu tư nâng cấp các nhà máy nước mặt, xây dựng thêm công trình điều tiết nước nhằm đảm bảo cung cấp nước ổn định trong mùa khô. Mục tiêu tăng công suất cấp nước lên 15% vào năm 2027. Chủ thể thực hiện: UBND thành phố, các doanh nghiệp cấp nước.

  3. Áp dụng các giải pháp phi công trình: Tuyên truyền tiết kiệm nước, sử dụng công nghệ tưới tiêu tiết kiệm trong nông nghiệp, khuyến khích tái sử dụng nước thải sau xử lý. Mục tiêu giảm 10% nhu cầu sử dụng nước trong 5 năm tới. Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, các tổ chức xã hội.

  4. Xây dựng kế hoạch ứng phó biến đổi khí hậu và xâm nhập mặn: Phát triển các kịch bản ứng phó, quy hoạch vùng bảo vệ nguồn nước, trồng rừng ngập mặn ven biển để giảm thiểu tác động xâm nhập mặn. Mục tiêu hoàn thành kế hoạch vào năm 2025. Chủ thể thực hiện: Ban Quản lý dự án biến đổi khí hậu, các sở ngành liên quan.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý tài nguyên nước và môi trường: Luận văn cung cấp công cụ đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước, hỗ trợ hoạch định chính sách và quản lý tổng hợp tài nguyên nước hiệu quả.

  2. Các nhà nghiên cứu và học giả trong lĩnh vực thủy lợi, môi trường và phát triển bền vững: Cung cấp khung lý thuyết và phương pháp luận áp dụng mô hình toán và chỉ số tổng hợp trong đánh giá CTN.

  3. Doanh nghiệp cấp nước và các đơn vị vận hành công trình thủy lợi: Tham khảo các giải pháp kỹ thuật và phi kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả khai thác, giảm thất thoát và ứng phó với biến đổi khí hậu.

  4. Các tổ chức phi chính phủ và cộng đồng dân cư: Nắm bắt thông tin về tình trạng nguồn nước, tác động và các biện pháp tiết kiệm, bảo vệ nguồn nước, góp phần nâng cao nhận thức cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Căng thẳng nguồn nước là gì và khác gì với khan hiếm nước?
    Căng thẳng nguồn nước (CTN) là tình trạng khó khăn trong việc đáp ứng nhu cầu sử dụng nước do sự mất cân bằng giữa cung và cầu, bao gồm cả chất lượng nước và dòng chảy môi trường. Khan hiếm nước là mức độ nghiêm trọng hơn, khi lượng nước có thể sử dụng thấp hơn 1.000 m³/người/năm, dẫn đến thiếu nước trầm trọng. Ví dụ, Đà Nẵng đang ở mức CTN trung bình đến cao, chưa đến mức khan hiếm tuyệt đối.

  2. Bộ chỉ số Water Stress Index (WSI) được xây dựng như thế nào?
    WSI là chỉ số tổng hợp dựa trên các nhóm chỉ số về nguồn nước, sinh thái môi trường, cung cấp nước sinh hoạt và năng lực ứng phó. Các chỉ số được lựa chọn qua phương pháp Delphi, trọng số xác định bằng AHP, kết hợp dữ liệu thực tế và mô hình toán. WSI giúp đánh giá toàn diện mức độ căng thẳng nguồn nước.

  3. Tác động của biến đổi khí hậu đến nguồn nước Đà Nẵng ra sao?
    Biến đổi khí hậu làm giảm lượng mưa mùa khô khoảng 10%, tăng mực nước biển dâng 20 cm đến năm 2030, gây xâm nhập mặn sâu hơn 5-7 km, làm giảm chất lượng nước mặt và tăng áp lực khai thác nước ngầm, làm trầm trọng thêm tình trạng CTN.

  4. Các giải pháp giảm thiểu căng thẳng nguồn nước hiệu quả nhất hiện nay?
    Bao gồm tăng cường quản lý và giám sát nguồn nước, nâng cấp công trình thủy lợi và cấp nước, áp dụng công nghệ tiết kiệm nước trong nông nghiệp và sinh hoạt, xây dựng kế hoạch ứng phó biến đổi khí hậu và xâm nhập mặn. Ví dụ, nâng công suất nhà máy nước mặt lên 15% và giảm thất thoát nước 12% sẽ cải thiện đáng kể tình trạng CTN.

  5. Luận văn có thể áp dụng cho các đô thị khác không?
    Khung đánh giá và bộ chỉ số WSI được thiết kế linh hoạt, có thể điều chỉnh phù hợp với đặc điểm từng địa phương. Các đô thị ven biển hoặc có lưu vực sông tương tự Đà Nẵng có thể tham khảo để xây dựng công cụ đánh giá và quản lý nguồn nước hiệu quả.

Kết luận

  • Luận văn đã xây dựng thành công khung và bộ chỉ số Water Stress Index (WSI) phù hợp với đặc điểm kinh tế - xã hội và tài nguyên nước của thành phố Đà Nẵng.
  • Đánh giá mức độ căng thẳng nguồn nước hiện tại (năm 2020) và dự báo đến năm 2030 cho thấy tình trạng CTN có xu hướng gia tăng do biến đổi khí hậu và phát triển kinh tế.
  • Các nhóm chỉ số về nguồn nước, sinh thái môi trường, cung cấp nước sinh hoạt và năng lực ứng phó đều được xem xét toàn diện, giúp xác định rõ các khu vực và nguyên nhân gây căng thẳng.
  • Đã đề xuất các giải pháp kỹ thuật và phi kỹ thuật nhằm giảm thiểu tác động CTN, đảm bảo cung cấp nước bền vững cho phát triển kinh tế - xã hội của thành phố.
  • Khuyến nghị các bước tiếp theo bao gồm triển khai hệ thống giám sát, nâng cấp công trình cấp nước, tuyên truyền tiết kiệm nước và xây dựng kế hoạch ứng phó biến đổi khí hậu.

Call-to-action: Các nhà quản lý, chuyên gia và cộng đồng cần phối hợp thực hiện các giải pháp đề xuất để bảo vệ nguồn nước, đảm bảo an ninh nguồn nước và phát triển bền vững cho thành phố Đà Nẵng trong tương lai.